JP2004010686A - Device for forming gas hydrate, and equipment and process for producing it - Google Patents

Device for forming gas hydrate, and equipment and process for producing it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for forming a highly concentrated gas hydrate which can be efficiently conveyed and stored under atmospheric pressure, contains low adherent water, and is excellent in handleability, and equipment and a process for producing it. <P>SOLUTION: The device for forming a gas hydrate is provided with a water supply means 18 and a raw material gas supply means 20 so that the raw material gas is introduced into water in the form of bubbles under a prescribed temperature and pressure conditions to form a gas hydrate, which has also a means 13 for recovering the gas hydrate in cluster form rising above the liquid surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水に原料ガスを気泡として導入し、ガスハイドレートを生成するガスハイドレートの生成装置、製造装置、および製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスハイドレートは、水分子と原料ガス分子からなる氷状の固体物質であり、水分子が形成する立体的なかご状構造の内部に原料ガス分子が包接した、安定な包接化合物の一種である。このガスハイドレートは、ガス包蔵量が比較的大きく、大きな生成・分解エネルギーや、ハイドレート化ガスの選択性等の特徴ある性質を有しているため、例えば、天然ガス等の輸送・貯蔵手段や、蓄熱システム、アクチュエータ、特定成分ガスの分離回収等の多様な用途が可能であり、盛んに研究がなされている。
【０００３】
ガスハイドレートは通常、高圧・低温条件の下で生成される。生成手段として例えば以下のものが知られている。原料ガスを高圧に充填した生成容器の上部から冷却した水を噴霧することにより、水滴が原料ガス中を落下する際に水滴表面にガスハイドレートを生成させる、いわゆる「水スプレー方式」や、原料ガスを水に気泡として導入（バブリング）することにより、原料ガスの気泡が水中を上昇する際に気泡表面にガスハイドレートを生成させる、いわゆる「バブリング方式」などがある。
【０００４】
そして、大気圧より高い圧力下で生成したガスハイドレートを大気圧下で輸送・貯蔵するためには、高圧下のガスハイドレートを大気圧下に取り出す必要がある。この場合、生成時の温度のまま大気圧に戻すとガスハイドレートが分解してしまうため、氷点下に冷却し、分解を抑制する必要がある。また、冷却をする際には、ガスハイドレートに付着している水分が多いと、凍結して全体が大きな塊となって取出しが不能となるため、これを防ぐためには脱水をして付着水分を下げる必要がある。すなわち、高圧下のガスハイドレートを大気圧下に取り出すには、高圧下で生成したガスハイドレートを脱水、冷却した後に、残圧を脱圧して大気圧に戻す。
【０００５】
しかし、濃度が低くスラリー状でなおかつ微細粒径のガスハイドレートの脱水には、遠心分離機やスクリュウプレス型およびフィルタープレス型の機械式脱水機等を使用することになるが、スラリー状のガスハイドレートは極めて微粒であるため、脱水率を上げようとすると水と共に網を通過してしまうハイドレート粒子が増加して回収率が低くなってしまい、また回収率を高くしようとして、網目を小さくすると目詰まりを起こし充分な脱水ができない場合があった。さらに、ガスハイドレートが生成する条件下（高圧下）での脱水手段としての高速回転の遠心分離や高圧縮荷重となるスクリュウプレスおよびフィルタープレス等の運転は、困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題に鑑みなされたものであって、その課題は、大気圧下において輸送や貯蔵の効率が高く、ハンドリング性に優れた低付着水分である高濃度のガスハイドレートを生成する生成装置、製造装置、および製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載のガスハイドレート生成装置の発明は、水供給手段と原料ガス供給手段を備え、所定の温度および圧力条件の下、水に原料ガスを気泡として導入し、ガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置において、液面より上部に浮き上がったクラスター状のガスハイドレートを回収する回収手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明のガスハイドレート生成装置によれば、水に原料ガスを気泡として導入する、いわゆるバブリング方式でガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置において、水（水相）と原料ガス（気相）との界面である液面より上部に浮き上がったクラスター状のガスハイドレートを回収する回収手段を備えているため、付着水分の少ないガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【０００９】
一般に、水相にあるガスハイドレートは粒径が非常に小さいため、流動性を維持するためには濃度の極めて低いスラリー状となり、この低濃度スラリーから例えば遠心分離機で脱水する場合は脱水率を大きくしなければならないため効率が悪く、また、粒径が小さいためにスクリーンの網目サイズによってはガスハイドレートの回収率も低下する。また、低濃度の場合は、スクリュウプレス型での脱水は困難であり、スラリー濃度を上げるための濃縮操作が必要である。
【００１０】
しかし、本発明のガスハイドレート生成装置においては、水に原料ガスを気泡として導入し生成したガスハイドレートの液面よりも完全に上部に浮き上がったクラスター状のガスハイドレートを回収するため、付着水分が少ないガスハイドレート、すなわち高濃度のガスハイドレートを選択的に回収することができる。また、回収されたガスハイドレートは、付着水分の少ないものであるため、従来の機械式脱水を行う必要がなく、また、従来の機械式脱水機を用いた場合の目詰まりや回収率低下等の不具合も生じることがない。従って、回収手段により回収したガスハイドレート全てを有効に使用することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載のガスハイドレート生成装置の発明は、請求項１において、当該ガスハイドレート生成装置は、ガスハイドレートを生成し、かつ、上部に前記回収手段が配設された内筒容器と、該内筒容器の外側に設けられた外筒容器を有し、前記内筒容器と前記外筒容器との間の空間部に、回収したガスハイドレートの搬送路が形成されていることを特徴とする。この特徴によれば、液面よりも完全に上部に浮き上がった、クラスター状のガスハイドレートを、効率よく回収することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載のガスハイドレート生成装置の発明は、請求項２において、前記回収手段は、当該回収手段に向けて浮き上がってくるガスハイドレートを前記搬送路に向けて誘導する構成であることを特徴とする。この特徴によれば、液面よりも完全に上部に浮き上がった、クラスター状のガスハイドレートを、効率よく回収することができる。
【００１３】
また、請求項４に記載のガスハイドレート製造装置の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスハイドレート生成装置と、回収したガスハイドレートに残存する付着水分をさらにハイドレート化する再ハイドレート化装置と、ガスハイドレートを冷却する冷却装置と、ガスハイドレートを脱圧して、大気圧下とする脱圧装置と、を備えていることを特徴とする
本発明のガスハイドレート製造装置によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスハイドレート生成装置、すなわち付着水分の少ないクラスター状のガスハイドレートを回収する回収手段を有するガスハイドレート生成装置を備えているため、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載と同様の効果を得ることができる。従って、従来のスラリー状のガスハイドレートを脱水する遠心分離機、スクリュウプレス型、フィルタープレス型等の機械式脱水装置を必要とせず、脱水時のガスハイドレートの損失や、目詰まりの問題がなく、生成して回収したものを全て有効に使用することが可能であるとともに、機械式脱水装置の設置箇所を要せず、ガスハイドレート製造装置全体の構成を大幅にコンパクト化（低コスト化）することができる。
【００１４】
また、回収したガスハイドレートに残存する付着水分をハイドレート化する再ハイドレート化装置を有しているため、付着水分をハイドレート化することにより、付着水分がより一層低下した、すなわちガスハイドレート含有率がより一層高まった高濃度のガスハイドレートとすることができる。これにより、ガスハイドレートを氷点下まで冷却して、高圧下から大気圧下に取り出す際に、付着水分の凍結により全体が大きな塊となってハンドリング性が低下してしまうことを防止することができ、大気圧下への取り出しが円滑に効率よく実施できる。また、大気圧下に取り出されたガスハイドレートもハイドレート化率が高いため、輸送・貯蔵の効率も向上する。
【００１５】
また、請求項５に記載のガスハイドレート製造方法の発明は、所定の温度および圧力条件の下、水に原料ガスを気泡として導入してガスハイドレートを生成しつつ、液面より上部に浮き上がったクラスター状のガスハイドレートを回収する第１工程と、回収したガスハイドレートに残存する付着水分をさらにハイドレート化する第２工程と、ガスハイドレートを冷却する第３工程と、ガスハイドレートを脱圧して、大気圧下とする第４工程と、を有していることを特徴とする。
【００１６】
この特徴によれば、第１工程において付着水分の少ないクラスター状のガスハイドレートを回収可能であるため、従来の生成方法により生成したスラリー状のガスハイドレートを脱水する従来の機械的脱水工程が必要なく、この脱水工程でのガスハイドレートの損失や網の目詰まりの問題等を生じる虞がない。また、第２工程において回収したガスハイドレートに残存する付着水分をハイドレート化することにより、付着水分がより一層低下した、すなわちガスハイドレート含有率が高まった高濃度のガスハイドレートとすることが可能である。また、第３工程においてガスハイドレートの大気圧下での分解を抑制するために氷点下に冷却するが、この時、付着水分が極めて少ないため冷却熱量が少なくて済み、装置もコンパクトとなるため冷却を短時間で行うことができ、そして第４工程において大気圧下に戻すことを円滑に、効率よく実施できる。
【００１７】
従って、本発明の方法により、ハイドレート化率が高く、大気圧下での貯蔵の効率が高く、ハンドリング性に優れた高濃度のガスハイドレートを製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
ガスハイドレートの生成に使用する原料ガスとしては、所定の温度および大気圧下よりも高い圧力条件下でガスハイドレートを形成するものであれば特に限定することなく使用することができ、例えば、メタン、天然ガス（メタンを主成分とし、副成分としてエタン、プロパン等を含有する混合ガス）、二酸化炭素等を挙げることができる。なお、以下に述べる実施形態では、メタン等を原料ガスとして使用してガスハイドレートを生成する場合におけるガスハイドレートの生成装置、製造装置および製造方法について説明する。
【００１９】
まず、本発明のガスハイドレート生成装置について図面に沿って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係るガスハイドレート生成装置１０１を示す図面である。本実施形態のガスハイドレート生成装置１０１は、主要な構成として内筒容器１１と外筒容器１２を備え、内部を所定の温度および圧力に調節できるように構成されている。
【００２１】
内筒容器１１の中心部には水相の混合を行う攪拌機１５が配置されている。この攪拌機１５は、内筒容器１１内部（すなわち水相）の熱分布を均一とすることと、後述するスパージャ２１から散気される気泡のさらなる細分と分散化を行うために、配置することが好ましい。なお、符号１５ｂは、攪拌機１５の駆動部である。
【００２２】
また、内筒容器１１の下部には、原料ガス供給手段であるガス供給配管２０から供給された原料ガスを散気する手段として、スパージャ２１が配設されており、原料ガスを水中に気泡として散気することができるようになっている。
【００２３】
外筒容器１２の外周部には、内部を全体に冷却するための冷却手段としてのジャケット１６が配設されており、内部の温度をガスハイドレート生成条件に調節する。内筒容器１１の冷却手段としては、水供給手段である水供給配管１８から供給されて内筒容器１１に所定量で貯留した水を、水循環ポンプ１９により一旦外部に取り出し、熱交換器１７を介して所定の温度まで冷却した後に再び内筒容器１１に戻す、循環方式とすることができる。
【００２４】
この内筒容器１１には原料ガスがガス供給配管２０から加圧した状態で供給されるとともに、水に気泡として導入（バブリング）することができるように内筒容器１１の下部から供給されて、スパージャ２１により気泡として水中に散気させる。そして、原料ガスの気泡は上昇しながら水と気液接触して、その表面にガスハイドレート１を生成する。なお、ガスハイドレートを生成せず、外筒容器１２内に貯留した原料ガスは、ガス循環ポンプ２２により循環され、再度内筒容器１１の下部から導入される、循環方式とすることも可能である。
【００２５】
内筒容器１１の上部位置には、撹拌軸１５ａに固定されていて、生成したガスハイドレート１を回収する回収手段としての逆三角錐形状のガイド部材１３が配設されている。また、攪拌機１５とガイド部材１３の回転数をそれぞれ変えて運転する必要がある場合には、ガイド部材１３を図示しない駆動源で作動してもよい。このガイド部材１３は、液面２から鉛直方向（すなわち、ガイド部材１３に向けて）に浮き上がってきたクラスター状のガスハイドレート１を、傾斜面に沿ってガイドして、内筒容器１１の横方向（すなわち略水平方向）に向けて方向転換する。これにより、ガスハイドレート１は、内筒容器１１と外筒容器１２との間の空間部である搬送路へ誘導されるとともに、当該搬送路を経由して装置底部の排出配管２５から排出される。
このように、本実施形態のガスハイドレート生成装置１０１によれば、付着水分の少ない、クラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係るガスハイドレート生成装置１０２を示す図面である。前記したガスハイドレート生成装置１０１と同様の構成である外筒容器、水供給手段、原料ガス供給手段、および冷却手段については図示を省略するとともに、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について述べる。
【００２７】
このガスハイドレート生成装置１０２は、主要な構成として内筒容器１１と外筒容器（図示せず）を備え、内部を所定の温度および圧力に調節できるように構成されている。
【００２８】
内筒容器１１の上部位置には、生成したガスハイドレート１を回収する回収手段として、湾曲部３０ａに沿ってガスハイドレート１をガイドする固定式のガイド部材３０が内筒容器１１の開口部を覆うように配設されている。このガイド部材３０は、液面２から鉛直方向（すなわち、ガイド部材３０に向けて）に浮き上がってきたクラスター状のガスハイドレート１を、湾曲部３０ａに沿ってガイドして、内筒容器１１の横方向（すなわち略水平方向）に向けて方向転換する。これにより、ガスハイドレート１は、内筒容器１１と外筒容器との間の空間部である搬送路へ誘導されるとともに、当該搬送路を経由して装置底部の排出配管（図示せず）から排出される。また、当該ガイド部材３０は固定式であるため、ガスハイドレート１を回収するにあたり、別段の動力源を必要としない。
【００２９】
このように、本実施形態のガスハイドレート生成装置１０２によれば、付着水分の少ない、クラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【００３０】
図３は、本発明の第３実施形態に係るガスハイドレート生成装置１０３を示す図面である。前記したガスハイドレート生成装置１０１と同様の構成である外筒容器、水供給手段、原料ガス供給手段、および冷却手段については図示を省略するとともに、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について述べる。
このガスハイドレート生成装置１０３は、主要な構成として内筒容器１１と外筒容器（図示せず）を備え、内部を所定の温度および圧力に調節できるように構成されている。
【００３１】
内筒容器１１の上部位置には、生成したガスハイドレートを回収する回収手段としての掻出し翼３５ａを有する回転翼部材３５が配設されている。この回転翼部材３５は、図示しない駆動源により横回転（図中の矢印方向）するように構成されている。具体的な掻出し翼３５ａのサイズもしくは枚数、回転翼部材３５の設置数、回転数などの条件は、ガスハイドレート生成量などに応じて適宜設定することができる。なお、本実施形態では、この回転翼部材３５は、２〜６基設置することができるように設計されている。
【００３２】
このような構成により、液面２から鉛直方向（すなわち、回転翼部材３５に向けて）に浮き上がってきたクラスター状のガスハイドレート１は、回転している回転翼部材３５の掻出し翼３５ａによって順次掻出されて、内筒容器１１と外筒容器との間の空間部である搬送路へ誘導されるとともに、当該搬送路を経由して装置底部の排出配管（図示せず）から排出される。
このように、本実施形態のガスハイドレート生成装置１０３によれば、付着水分の少ない、クラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【００３３】
図４は、本発明の第４実施形態に係るガスハイドレート生成装置１０４を示す図面である。前記したガスハイドレート生成装置１０１と同様の構成である外筒容器、水供給手段、原料ガス供給手段、および冷却手段については図示を省略するとともに、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について述べる。
【００３４】
このガスハイドレート生成装置１０４は、主要な構成として内筒容器１１と外筒容器（図示せず）を備え、内部を所定の温度および圧力に調節できるように構成されている。
【００３５】
内筒容器１１の上部位置には、生成したガスハイドレートを回収する回収手段としての払出し翼４０が配設されている。本実施形態における払出し翼４０は、撹拌軸１５ａに取り付けられており、撹拌軸１５ａの回転に伴って回転する。当該払出し翼４０によるガスハイドレートの回収は、緩速で行うことが好ましい。なお、別途払出し翼４０用の駆動手段を設けることも可能である。
【００３６】
払出し翼４０としてはガスハイドレートを回収可能であれば特に限定することなく使用することができ、例えばストレートタービン翼、湾曲タービン翼、角度付きタービン翼、ファドラー翼、オープンピッチパドルなどを採用することができる。具体的な使用翼、設置数、回転数などの条件は、ガスハイドレート生成量などに応じて適宜設定することができる。なお、本実施形態では、この払出し翼４０は、１〜６枚設置することができるように設計されている。
【００３７】
このような構成により、液面２から鉛直方向（すなわち、払出し翼４０に向けて）に浮き上がってきたクラスター状のガスハイドレート１は、回転している払出し翼４０によって順次払い出されて、内筒容器１１と外筒容器との間の空間部である搬送路へ誘導されるとともに、当該搬送路を経由して装置底部の排出配管（図示せず）から排出される。
このように、本実施形態のガスハイドレート生成装置１０４によれば、付着水分の少ない、クラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【００３８】
図５は、本発明の第５実施形態に係るガスハイドレート生成装置１０５を示す図面である。本実施形態のガスハイドレート生成装置１０５は、ガスハイドレートを生成する生成容器５０を有し、内部を所定の温度および圧力に調節できるように構成されている。
【００３９】
生成容器５０の中心部には水相の混合を行う攪拌機１５が配置されている。この攪拌機１５は、生成容器５０内部（すなわち水相）の熱分布を均一とすることと、後述するスパージャ２１から散気される気泡のさらなる細分と分散化を行うために、配置することが好ましい。なお、符号１５ｂは、攪拌機の駆動部である。
【００４０】
また、生成容器５０の下部には、原料ガス供給手段であるガス供給配管２０から供給された原料ガスを散気する手段として、スパージャ２１が配設されており、原料ガスを水中に気泡として散気することができるようになっている。
【００４１】
生成容器５０の外周部には、生成容器５０を冷却する冷却手段としてのジャケット（図示せず）が設けられており、内部をガスハイドレート生成条件に調節する。生成容器５０の冷却手段としては、水供給手段である水供給配管（図示せず）から供給されて生成容器５０に所定量で貯留した水を、水循環ポンプ（図示せず）により一旦外部に取り出し、熱交換器（図示せず）を介して所定の温度まで冷却した後に再び生成容器５０に戻す、循環方式とすることができる。
【００４２】
この生成容器５０には原料ガスがガス供給配管２０から加圧した状態で供給されるとともに、水に気泡として導入（バブリング）することができるように生成容器５０の下部から供給されて、スパージャ２１により気泡として水中に散気される。そして、原料ガスの気泡は上昇しながら水と気液接触して、その表面にガスハイドレート１を生成する。なお、ガスハイドレートを生成せず、生成容器５０内に貯留した原料ガスは、ガス循環ポンプ（図示せず）により循環され、再度生成容器５０の下部から導入される、循環方式とすることも可能である。
【００４３】
生成容器５０の上部には絞り部５０ａが形成されているとともに、この絞り部５０ａには、ガスハイドレート１を上方に移送する垂直スクリュウコンベア５８が設けられ、この垂直スクリュウコンベア５８により移送されてきたガスハイドレート１を略水平方向に移送する水平スクリュウコンベア５９によって、回収できるよう構成されている。
【００４４】
すなわち、液面２から鉛直方向に浮き上がってきたクラスター状のガスハイドレート１は、絞り部５０ａにより垂直スクリュウコンベア５８下部に集められ、垂直スクリュウコンベア５８によって上方に搬送される。そして、水平スクリュウコンベア５９に移し替えられて回収されるものである。
【００４５】
このように、本実施形態のガスハイドレート生成装置１０５によれば、付着水分の少ない、クラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【００４６】
図６は、本発明の第６実施形態に係るガスハイドレート生成装置１０６を示す図面である。本実施形態のガスハイドレート生成装置１０６は、主要な構成として、生成容器６０、サイクロン６８、高圧ブロア６９を備えており、内部を所定の温度および圧力に調節できるように構成されている。なお、図５と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
生成容器６０の上部には絞り部６０ａが形成されているとともに、この絞り部６０ａは、配管６７を介してサイクロン６８と接続しており、さらにサイクロン６８は高圧ブロア６９と接続している。このような構成により、液面２から浮き上がってきたクラスター状のガスハイドレート１は、絞り部６０ａによって生成容器６０上部に集められ、高圧ブロア６９が発生させる負圧によって吸引され、サイクロン６８へ移送される。このサイクロン６８において、遠心力によりガスハイドレート１と原料ガスとが分離され、ガスハイドレートは回収され、一方原料ガスはガス供給配管２０により生成容器６０に送られて再利用される。
【００４８】
このように、本実施形態のガスハイドレート生成装置１０６によれば、付着水分の少ない、クラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。
【００４９】
次に、本発明のガスハイドレート製造装置について図面に沿って説明する。　図７は、本発明のガスハイドレート製造装置２００の一実施形態の説明に供する図面である。このガスハイドレート製造装置２００は、主要な構成として、本発明に係るガスハイドレート生成装置１０１と、回収したガスハイドレートに残存する付着水分をハイドレート化する再ハイドレート化装置２３０と、ガスハイドレートを冷却する冷却装置２５０と、ガスハイドレートを脱圧して、大気圧下とする脱圧装置２７０とを備え、さらに製造したガスハイドレートを貯蔵する貯蔵タンク２９０を有している。なお、ここでは、ガスハイドレート生成装置として図１を用いて上記した、本発明に係るガスハイドレート生成装置１０１を使用した例について説明するが、ガスハイドレート生成装置はこれに限られるものではなく、他の実施形態（例えば、図２から図６）に係るものを採用できることはいうまでもない。
【００５０】
ガスハイドレート生成装置１０１は、図１に示して説明したものと同一であるので、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。このガスハイドレート生成装置１０１で生成し、回収手段により回収したクラスター状のガスハイドレート１は、再ハイドレート化装置２３０に移送される。
【００５１】
再ハイドレート化装置２３０は、パドル翼（図示せず）やリボン翼（図示せず）等を有し、ガスハイドレート１を混合する撹拌装置２３３と、再ハイドレート化部２３１を冷却するジャケット２３４を備え、ガスハイドレートを生成可能な所定の温度および圧力条件に調整されている。また、ガスハイドレート生成装置１０１とブロア２３６を介して接続しており、ガスハイドレート生成装置１０１と同様に、再ハイドレート化装置２３０内部が原料ガス雰囲気となるように構成されている。
【００５２】
なお、原料ガスの導入手段としては特に限定されないが、回収したガスハイドレート１に残存する付着水分との接触機会を増加させるためにも、再ハイドレート化部２３１の底部から噴出する噴出式とすることが好ましい。また、上側をガスハイドレートが流送する多孔板を再ハイドレート化部２３１に設け、この多孔板の細孔を介して原料ガスをガスハイドレート１に均一に分散することもできる。また、ガスハイドレート１の再ハイドレート化装置２３０内の移送は、例えば、撹拌装置２３３にコンベア機構を併用する方式、もしくは流動床式を採用することができる。
【００５３】
この再ハイドレート化装置２３０においてクラスター状のガスハイドレートは、撹拌装置２３３により解砕されて、クラスター内部に保持されている付着水分が表面に露出される。これにより付着水分と原料ガスとの接触機会が増加し、付着水分がハイドレート化される。すなわち、この再ハイドレート化装置２３０によって、付着水分がハイドレート化することにより、付着水分の少ない、高濃度のガスハイドレートとすることが可能であるため、当該ガスハイドレート１を冷却装置２５０で氷点下まで冷却しても付着水分が凍結して、全体が大きな塊となってしまうことがなく、かつ、ハンドリング性に優れた状態とすることができる。そしてガスハイドレート１は、冷却装置２５０に搬送される。
【００５４】
冷却装置２５０は、ガスハイドレート１を混合する撹拌装置２５３と、ガスハイドレート１を所定の温度まで冷却する冷却手段としてのジャケット２５４を備えている。ガスハイドレートを冷却する所定の温度としては、例えば−５〜−３０℃、好ましくは−１５〜−２０℃程度を採用することができる。冷却手段としては他にガスハイドレート１に直接接するように冷却コイル（図示せず）を容器内部に配設する内部コイル方式を採用することもでき、さらに冷却時間の短縮を図るために、ガスハイドレート１に直接、沸点が氷点以下の液化ガスを噴霧する方式を採用することも可能である。
【００５５】
この冷却装置２５０において、ガスハイドレート１は所定の温度まで冷却され、大気圧下であっても安定した状態（すなわち、分解する虞が少ない状態）として保持することが可能となる。
【００５６】
冷却されたガスハイドレート１は、脱圧装置２７０において脱圧され、高圧下から大気圧下に取り出される。脱圧装置２７０は、ロックホッパ２７１を中心としてバルブ２７２を介して冷却装置２５０と、バルブ２７３を介して貯蔵タンク２９０と連結した構成を有しており、本実施形態では、ロックホッパ２７１およびバルブ２７２，２７３を一組として、これらが２組配設されている。これらは同一であるので一方について説明する。
【００５７】
まず、バルブ２７３が閉の状態でバルブ２７２を開け、所定量のガスハイドレート１をロックホッパ２７１に移送させる。この状態でバルブ２７２を閉とし、続いてバルブ２７３を開とする。これによりロックホッパ２７１内のガスハイドレート１は、ロックホッパ２７１から重力により大気圧下の貯蔵タンク２９０に移送される。すなわち、冷却装置２５０の高圧状態からガスハイドレート１を大気圧下に取り出すことができる。なお、圧力変化が大きいことにより不具合を生じる場合には、ロックホッパ２７１に別途圧力調節手段（図示せず）を設け、圧力差を小さくした後に、ガスハイドレート１を大気圧下の貯蔵タンク２９０に取り出すこともできる。
貯蔵タンク２９０は、ガスハイドレートの分解を抑制して保持することができるように温度等が調整されている。
【００５８】
ガスハイドレート製造装置２００を使用した製造方法の一例として、原料ガスにより所定圧力に調節された外筒容器１２内にある内筒容器１１に所定量の水を貯留し、原料ガスを気泡として導入させる。原料ガスの気泡は水中を浮力によって上昇しながら水と接触してその表面にガスハイドレートを生成させる。生成したガスハイドレートは内部に原料ガスを含有したまま水中を上昇して液面に浮上する。
【００５９】
液面に浮上したガスハイドレートは、液面下からの新たなガスハイドレートによってさらに上方に押し上げられ、回収手段により回収されてガスハイドレート生成装置１０１から排出される。具体的な温度、圧力、水量、ガス導入量等は、目的とするガスハイドレートに応じて適宜設定することができる。
【００６０】
ガスハイドレートは再ハイドレート化装置２３０において解砕されて、付着水分が原料ガスと接触してハイドレート化される。これによって、付着水分の減少した、すなわち高濃度のガスハイドレートとなる。そして、大気圧下においても安定して存在することができる程度に氷点下まで冷却した後に、大気圧下に取り出される。
このような方法により、ハイドレート化率が高く、輸送や貯蔵の際のハンドリング性に優れた高濃度のガスハイドレートを製造することができる。
【００６１】
【作用】
ここで、生成過程におけるガスハイドレートについて説明する。
水に気泡として導入された原料ガスは、一般に浮力により水中を浮上しつつ、図８に示すように水との接触面（すなわち気泡表面）にガスハイドレート層を生成し、内部に原料ガスを包含したままの状態で液面（水相と気相との界面）に浮上する。
【００６２】
液面に浮上したガスハイドレートは泡状であり、近傍にある他の泡状のガスハイドレートと圧密して、図９に示すようなクラスター状のガスハイドレートを形成し、液面下からの新たなガスハイドレートの生成により液面よりもさらに上昇する。このクラスター状のガスハイドレートでは、原料ガスを中心に含み比較的厚いガスハイドレート層を形成したガスハイドレート粒子が最密充填に近い形で充填されている。
【００６３】
クラスター状のガスハイドレートを形成する際に、ガスハイドレートで形成される気泡同士の隙間に付着水分が存在している。この付着水分の量は、従来方式により生成したスラリー状のガスハイドレートに較べ非常に少なくなっており、おおよそスラリー状のガスハイドレートを機械的に脱水した後の状態と同程度となっている。これは、本発明のように水に原料ガスを気泡として導入する、いわゆるバブリング方式でのガスハイドレートの生成では、水中で原料ガスの気泡を中心としてその周面にガスハイドレートが形成されるとともに、他の泡状のガスハイドレートと圧密し、ガスハイドレート粒子が最密充填に近い形で充填してクラスター状のガスハイドレートを形成するので、付着水分が入り込む余地（隙間）が少なくなっているためであると考えられる。
【００６４】
従って、この付着水分の少ないクラスター状のガスハイドレートを回収することにより、従来の機械的脱水をすることなく、より一層付着水分が減少した、すなわち含有率が向上した高濃度のガスハイドレートとして生成することができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、水に原料ガスを気泡として導入しガスハイドレートを生成する場合に、付着水分の少ないクラスター状のガスハイドレートを選択的に回収することができる。回収したガスハイドレートは付着水分が少ないため、従来のようにスラリー状のガスハイドレートにおける機械的な脱水を要しない。
【００６６】
また、付着水分を再ハイドレート化した後のガスハイドレートは、より一層付着水分が少なくなっており、高濃度のガスハイドレートである。そして、この再ハイドレート化したガスハイドレートは、冷却しても、付着水分が凍結してハンドリング性が悪化する虞が無い。従って、大気圧下に円滑かつ効率よく取り出すことができ、ハイドレート化率の高いハイドレートを取り出すことができるので、大気圧下での輸送や貯蔵の効率が高く、かつハンドリング性に優れた高濃度のガスハイドレートである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスハイドレート生成装置を示す図面である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るガスハイドレート生成装置を示す図面である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るガスハイドレート生成装置を示す図面である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るガスハイドレート生成装置を示す図面である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るガスハイドレート生成装置を示す図面である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るガスハイドレート生成装置を示す図面である。
【図７】本発明のガスハイドレート製造装置の一実施形態の説明に供する図面である。
【図８】ガスハイドレートの生成過程の説明に供する図面であって、水に原料ガスを気泡として導入した状態を示している。
【図９】ガスハイドレートの生成過程の説明に供する図面であって、クラスター状のガスハイドレートを示している。
【符号の説明】
１　ガスハイドレート
２　液面
１１　内筒容器
１２　外筒容器
１３　ガイド部材
１５　攪拌機
１６　ジャケット
１７　熱交換器
１８　水供給配管
１９　水供給ポンプ
２０　ガス供給配管
２１　スパージャ
２２　ガス循環ポンプ
２５　排出配管
３０　ガイド部材
３５　回転翼部材
４０　払出し翼
５０　生成容器
５８，５９　スクリュウコンベア
６０　生成容器
６８　サイクロン
６９　高圧ブロア
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６　ガスハイドレート生成装置２００　ガスハイドレート製造装置
２３０　再ハイドレート化装置
２３１　再ハイドレート化部
２３３　撹拌装置
２３４　ジャケット
２３６　ブロア
２５０　冷却装置
２５３　撹拌装置
２５４　ジャケット
２７０　脱圧装置
２７１　ロックホッパ
２７２，２７３　バルブ
２９０　貯蔵タンク[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas hydrate generating device, a manufacturing device, and a manufacturing method for generating a gas hydrate by introducing a raw material gas into water as bubbles.
[0002]
[Prior art]
Gas hydrate is an ice-like solid substance consisting of water molecules and raw material gas molecules.A kind of stable clathrate compound in which raw material gas molecules are included inside a three-dimensional cage structure formed by water molecules. It is. This gas hydrate has a relatively large gas storage amount, and has characteristic properties such as large generation / decomposition energy and selectivity of hydrated gas. Various applications such as heat storage systems, actuators, and separation and recovery of specific component gases are possible, and research is being actively conducted.
[0003]
Gas hydrate is usually produced under high pressure and low temperature conditions. For example, the following are known as generating means. By spraying cooled water from the top of a production vessel filled with raw material gas at high pressure, when water drops fall through the raw material gas, gas hydrate is generated on the surface of the water droplets. There is a so-called "bubbling method" in which gas is introduced into water as bubbles (bubbling) to generate gas hydrate on the bubble surface when the bubbles of the source gas rise in the water.
[0004]
Then, in order to transport and store the gas hydrate generated under a pressure higher than the atmospheric pressure under the atmospheric pressure, it is necessary to extract the gas hydrate under the high pressure under the atmospheric pressure. In this case, if the pressure is returned to the atmospheric pressure with the temperature at the time of generation, the gas hydrate will be decomposed. Therefore, it is necessary to cool to below freezing and suppress the decomposition. Also, when cooling, if there is a large amount of water adhering to the gas hydrate, it freezes and the whole becomes a large lump and cannot be taken out. Need to be lowered. That is, to remove gas hydrate under high pressure to atmospheric pressure, the gas hydrate generated under high pressure is dehydrated and cooled, and then the residual pressure is released to atmospheric pressure.
[0005]
However, centrifugal separators, screw press type and filter press type mechanical dehydrators are used for dehydration of gas hydrate having a low concentration and a slurry state and a fine particle diameter. Hydrate is extremely fine, so if you try to increase the dehydration rate, the hydrate particles that pass through the net with water will increase and the recovery rate will decrease, and if you try to increase the recovery rate, As a result, clogging occurred and sufficient dehydration could not be performed. Further, it is difficult to operate a high-speed centrifugal separator as a dehydrating means or a screw press or a filter press which causes a high compression load as a dehydrating means under a condition in which gas hydrate is generated (under high pressure).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a problem, and a problem thereof is to produce a high-concentration gas hydrate that has high transport and storage efficiency under atmospheric pressure and low adhesion moisture with excellent handleability. To provide a generating apparatus, a manufacturing apparatus, and a manufacturing method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention of the gas hydrate generating device according to claim 1 includes a water supply unit and a raw material gas supply unit, and introduces the raw material gas into water under predetermined temperature and pressure conditions as bubbles. The gas hydrate generating apparatus for generating gas hydrate is characterized in that the gas hydrate generating device is provided with a collecting means for collecting a cluster-like gas hydrate floating above the liquid level.
[0008]
According to the gas hydrate generating device of the present invention, in a gas hydrate generating device that generates a gas hydrate by a so-called bubbling method in which a raw material gas is introduced into water as bubbles, water (aqueous phase) and raw material gas (gas phase) are used. ) Is provided with a recovery means for recovering the gas hydrate in the form of a cluster floating above the liquid level which is the interface with the liquid crystal, so that the gas hydrate with a small amount of adhering moisture can be selectively recovered.
[0009]
In general, the gas hydrate in the aqueous phase has a very small particle size, so that it becomes a slurry having a very low concentration in order to maintain fluidity. Must be increased, so that the efficiency is low. Further, since the particle size is small, the recovery rate of gas hydrate also decreases depending on the screen mesh size. On the other hand, when the concentration is low, dehydration with a screw press type is difficult, and a concentration operation for increasing the slurry concentration is required.
[0010]
However, in the gas hydrate generating apparatus of the present invention, the raw material gas is introduced into water as bubbles to collect the gas hydrate in a cluster state which completely floats above the liquid level of the generated gas hydrate. It is possible to selectively recover a gas hydrate having a low water content, that is, a gas hydrate having a high concentration. Further, the recovered gas hydrate has a small amount of adhering moisture, so that there is no need to perform conventional mechanical dehydration, and clogging and a decrease in the recovery rate when a conventional mechanical dehydrator is used. No problem occurs. Therefore, all the gas hydrates recovered by the recovery means can be used effectively.
[0011]
Further, the invention of the gas hydrate generating device according to claim 2 is the gas hydrate generating device according to claim 1, wherein the gas hydrate generating device generates gas hydrate and the recovery means is disposed at an upper portion. A cylindrical container, having an outer cylindrical container provided outside the inner cylindrical container, a transport path for the recovered gas hydrate is formed in a space between the inner cylindrical container and the outer cylindrical container. It is characterized by having. According to this feature, cluster-like gas hydrate completely lifted above the liquid level can be efficiently collected.
[0012]
The invention of the gas hydrate generation device according to claim 3 is the invention according to claim 2, wherein the recovery means guides the gas hydrate floating toward the recovery means toward the transport path. There is a feature. According to this feature, cluster-like gas hydrate completely lifted above the liquid level can be efficiently collected.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gas hydrate producing apparatus, comprising: a gas hydrate producing apparatus according to any one of the first to third aspects; It further comprises a rehydrating device for hydrating, a cooling device for cooling the gas hydrate, and a depressurizing device for depressurizing the gas hydrate and reducing the pressure to atmospheric pressure.
According to the gas hydrate production apparatus of the present invention, the gas hydrate generation apparatus according to any one of claims 1 to 3, that is, the recovery means for recovering a cluster-like gas hydrate with little attached moisture. Since the gas hydrate generating device having the gas hydrate generating device is provided, the same effect as described in any one of claims 1 to 3 can be obtained. Therefore, there is no need for a conventional centrifugal separator for dehydrating the slurry-like gas hydrate, a screw press type, a filter press type, or other mechanical dehydrator, and the problem of gas hydrate loss and clogging during dehydration is eliminated. In addition, it is possible to effectively use all of the generated and recovered products, and there is no need for a mechanical dehydration unit, and the configuration of the entire gas hydrate production system is greatly reduced (cost reduction). )can do.
[0014]
In addition, since the apparatus has a re-hydration apparatus for hydrating the attached moisture remaining in the recovered gas hydrate, the attached moisture is further reduced by hydrating the attached moisture, that is, the gas hydrate is reduced. A gas hydrate having a higher concentration and a higher concentration can be obtained. Thereby, when the gas hydrate is cooled to below freezing and taken out from high pressure to atmospheric pressure, it is possible to prevent the whole from becoming a large lump due to freezing of the attached moisture and deteriorating the handleability. In addition, removal under atmospheric pressure can be performed smoothly and efficiently. Further, the gas hydrate taken out under the atmospheric pressure also has a high hydrate conversion rate, so that the efficiency of transportation and storage is improved.
[0015]
Further, according to the invention of the gas hydrate production method according to claim 5, under the predetermined temperature and pressure conditions, the raw material gas is introduced into water as bubbles to generate gas hydrate and rise above the liquid level. A first step of recovering the collected gas hydrate, a second step of further hydrating attached moisture remaining in the recovered gas hydrate, a third step of cooling the gas hydrate, and a gas hydrate And depressurizing to reduce the pressure to atmospheric pressure.
[0016]
According to this feature, in the first step, the cluster-like gas hydrate having a small amount of adhering water can be recovered. Therefore, the conventional mechanical dehydration step of dehydrating the slurry-like gas hydrate generated by the conventional generation method is required. It is not necessary, and there is no possibility of causing a problem of loss of gas hydrate or clogging of the net in the dehydration step. Further, by hydrating the attached moisture remaining in the gas hydrate recovered in the second step, the attached moisture is further reduced, that is, a high-concentration gas hydrate in which the gas hydrate content is increased. Is possible. In the third step, the gas hydrate is cooled below freezing in order to suppress decomposition under atmospheric pressure. At this time, the amount of adhering water is extremely small, so that the amount of cooling heat is small, and the apparatus becomes compact, so that cooling is performed. Can be carried out in a short time, and returning to the atmospheric pressure in the fourth step can be carried out smoothly and efficiently.
[0017]
Therefore, according to the method of the present invention, a high-concentration gas hydrate having a high hydrate conversion rate, high storage efficiency under atmospheric pressure, and excellent handling properties can be produced.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As the raw material gas used for generating the gas hydrate, any gas that forms a gas hydrate under a predetermined temperature and a pressure condition higher than the atmospheric pressure can be used without particular limitation. Methane, natural gas (mixed gas containing methane as a main component and ethane, propane, and the like as auxiliary components), carbon dioxide, and the like can be given. In the embodiments described below, a gas hydrate generating apparatus, a manufacturing apparatus, and a manufacturing method in the case of generating gas hydrate using methane or the like as a source gas will be described.
[0019]
First, the gas hydrate generating device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a drawing showing a gas hydrate generator 101 according to a first embodiment of the present invention. The gas hydrate generation device 101 of the present embodiment includes an inner cylinder container 11 and an outer cylinder container 12 as main components, and is configured so that the inside can be adjusted to a predetermined temperature and pressure.
[0021]
A stirrer 15 for mixing the aqueous phase is disposed in the center of the inner cylinder 11. The stirrer 15 may be arranged to make the heat distribution inside the inner cylindrical container 11 (that is, the aqueous phase) uniform and to further subdivide and disperse the bubbles diffused from the sparger 21 described later. preferable. Reference numeral 15b denotes a drive unit of the stirrer 15.
[0022]
Further, a sparger 21 is disposed below the inner cylindrical container 11 as means for diffusing the source gas supplied from the gas supply pipe 20 which is a source gas supply means, and the source gas is converted into bubbles in water. It can be diffused.
[0023]
A jacket 16 as a cooling means for cooling the whole inside is provided on the outer peripheral portion of the outer cylindrical container 12, and adjusts the inside temperature to a gas hydrate generation condition. As a cooling means of the inner cylinder container 11, water supplied from a water supply pipe 18 as a water supply means and stored in a predetermined amount in the inner cylinder container 11 is once taken out to the outside by a water circulation pump 19, and the heat exchanger 17 is removed. After returning to the inner cylinder container 11 after cooling to a predetermined temperature via the internal cylinder 11, a circulation system can be adopted.
[0024]
The raw material gas is supplied to the inner cylindrical container 11 from the lower part of the inner cylindrical container 11 so as to be able to be introduced (bubbled) into water as bubbles while the raw material gas is supplied from the gas supply pipe 20 under pressure. The air is diffused into the water as bubbles by the sparger 21. Then, the gas bubbles of the raw material gas come into gas-liquid contact with water while rising, and generate gas hydrate 1 on the surface thereof. In addition, it is also possible to adopt a circulation system in which the raw material gas stored in the outer cylinder container 12 without generating gas hydrate is circulated by the gas circulation pump 22 and is again introduced from the lower part of the inner cylinder container 11. is there.
[0025]
An inverted triangular pyramid-shaped guide member 13 fixed to the stirring shaft 15a and serving as a collecting means for collecting the generated gas hydrate 1 is provided at an upper position of the inner cylindrical container 11. Further, when it is necessary to operate the stirrer 15 and the guide member 13 while changing the rotation speed, the guide member 13 may be operated by a drive source (not shown). The guide member 13 guides the cluster-like gas hydrate 1 floating vertically from the liquid level 2 (that is, toward the guide member 13) along the inclined surface, and the side of the inner cylindrical container 11. The direction is changed in the direction (ie, substantially horizontal direction). As a result, the gas hydrate 1 is guided to the transport path, which is a space between the inner cylinder 11 and the outer cylinder 12, and is discharged from the discharge pipe 25 at the bottom of the apparatus via the transport. You.
As described above, according to the gas hydrate generation device 101 of the present embodiment, it is possible to selectively collect cluster gas hydrate with little attached moisture.
[0026]
FIG. 2 is a view showing a gas hydrate generation device 102 according to a second embodiment of the present invention. Outer cylinders, water supply means, raw material gas supply means, and cooling means having the same configuration as the above-described gas hydrate generation device 101 are not shown, and the same configurations are denoted by the same reference numerals. The description will be omitted, and differences will be mainly described.
[0027]
The gas hydrate generating device 102 includes an inner cylinder 11 and an outer cylinder (not shown) as main components, and is configured so that the inside can be adjusted to a predetermined temperature and pressure.
[0028]
A fixed guide member 30 for guiding the gas hydrate 1 along the curved portion 30a is provided at an upper position of the inner cylinder container 11 as a collecting means for collecting the generated gas hydrate 1 at the opening of the inner cylinder container 11. It is arranged so that it may cover. The guide member 30 guides the cluster-shaped gas hydrate 1 floating vertically from the liquid level 2 (that is, toward the guide member 30) along the curved portion 30 a, and The direction is changed in the lateral direction (that is, substantially in the horizontal direction). As a result, the gas hydrate 1 is guided to a transport path, which is a space between the inner cylinder 11 and the outer cylinder, and a discharge pipe (not shown) at the bottom of the apparatus via the transport. Is discharged from Further, since the guide member 30 is a fixed type, a separate power source is not required for recovering the gas hydrate 1.
[0029]
As described above, according to the gas hydrate generation device 102 of the present embodiment, it is possible to selectively collect cluster-like gas hydrate with little attached moisture.
[0030]
FIG. 3 is a drawing showing a gas hydrate generation device 103 according to a third embodiment of the present invention. Outer cylinders, water supply means, raw material gas supply means, and cooling means having the same configuration as the above-described gas hydrate generation device 101 are not shown, and the same configurations are denoted by the same reference numerals. The description will be omitted, and differences will be mainly described.
The gas hydrate generating apparatus 103 includes an inner cylinder 11 and an outer cylinder (not shown) as main components, and is configured so that the inside can be adjusted to a predetermined temperature and pressure.
[0031]
At the upper position of the inner cylindrical container 11, a rotating blade member 35 having a scraping blade 35a as a collecting means for collecting the generated gas hydrate is provided. The rotary wing member 35 is configured to rotate laterally (in the direction of the arrow in the figure) by a drive source (not shown). Specific conditions such as the size or the number of the scraping blades 35a, the number of the rotating blade members 35, the number of rotations, and the like can be appropriately set according to the amount of gas hydrate generated. In the present embodiment, two to six rotating blade members 35 are designed to be installed.
[0032]
With such a configuration, the cluster-like gas hydrate 1 rising vertically from the liquid level 2 (that is, toward the rotating blade member 35) is swept by the scraping blade 35 a of the rotating rotating blade member 35. The liquid is sequentially scraped and guided to a transport path, which is a space between the inner cylinder container 11 and the outer cylinder container, and is discharged from a discharge pipe (not shown) at the bottom of the apparatus via the transport path. You.
As described above, according to the gas hydrate generation device 103 of the present embodiment, it is possible to selectively collect cluster-like gas hydrate with little attached moisture.
[0033]
FIG. 4 is a view showing a gas hydrate generating device 104 according to a fourth embodiment of the present invention. Outer cylinders, water supply means, raw material gas supply means, and cooling means having the same configuration as the above-described gas hydrate generation device 101 are not shown, and the same configurations are denoted by the same reference numerals. The description will be omitted, and differences will be mainly described.
[0034]
The gas hydrate generation device 104 includes an inner cylinder 11 and an outer cylinder (not shown) as main components, and is configured so that the inside can be adjusted to a predetermined temperature and pressure.
[0035]
At an upper position of the inner cylinder 11, a dispensing blade 40 as a collecting means for collecting generated gas hydrate is provided. The discharge blade 40 in the present embodiment is attached to the stirring shaft 15a, and rotates with the rotation of the stirring shaft 15a. It is preferable that the recovery of the gas hydrate by the discharge blade 40 be performed at a slow speed. In addition, it is also possible to provide a driving means for the dispensing blade 40 separately.
[0036]
The discharging blade 40 can be used without any particular limitation as long as the gas hydrate can be recovered. For example, a straight turbine blade, a curved turbine blade, an angled turbine blade, a fadler blade, an open pitch paddle, or the like may be used. Can be. Specific conditions such as the number of blades used, the number of installations, and the number of rotations can be appropriately set according to the amount of gas hydrate generated. In the present embodiment, the payout blades 40 are designed so that one to six blades can be installed.
[0037]
With such a configuration, the cluster-like gas hydrate 1 that has floated vertically from the liquid level 2 (that is, toward the discharge blade 40) is sequentially discharged by the rotating discharge blade 40, and the inside of the gas hydrate 1 is discharged. The liquid is guided to a transport path which is a space between the cylindrical container 11 and the outer cylindrical container, and is discharged from a discharge pipe (not shown) at the bottom of the apparatus via the transport path.
As described above, according to the gas hydrate generation device 104 of the present embodiment, it is possible to selectively collect cluster-like gas hydrate with little attached moisture.
[0038]
FIG. 5 is a view showing a gas hydrate generation device 105 according to a fifth embodiment of the present invention. The gas hydrate generation device 105 of this embodiment has a generation container 50 that generates gas hydrate, and is configured so that the inside can be adjusted to a predetermined temperature and pressure.
[0039]
A stirrer 15 for mixing the aqueous phase is disposed in the center of the production container 50. The stirrer 15 is preferably arranged to make the heat distribution inside the production container 50 (that is, the aqueous phase) uniform and to further subdivide and disperse the bubbles diffused from the sparger 21 described later. . Reference numeral 15b denotes a driving unit of the stirrer.
[0040]
A sparger 21 is provided below the production container 50 as a means for diffusing the source gas supplied from the gas supply pipe 20 which is a source gas supply means, and the source gas is dispersed as bubbles in water. You can feel it.
[0041]
A jacket (not shown) as cooling means for cooling the production container 50 is provided on the outer peripheral portion of the production container 50, and the inside is adjusted to gas hydrate generation conditions. As a cooling means for the production vessel 50, water supplied from a water supply pipe (not shown) as a water supply means and stored in a predetermined amount in the production vessel 50 is once taken out to the outside by a water circulation pump (not shown). Alternatively, a circulation system may be used in which the temperature is cooled to a predetermined temperature via a heat exchanger (not shown) and then returned to the production container 50 again.
[0042]
The raw material gas is supplied to the production container 50 from the lower part of the production container 50 so that the raw material gas can be introduced (bubbled) into water as bubbles while being supplied from the gas supply pipe 20 under pressure. Is diffused in water as bubbles. Then, the gas bubbles of the raw material gas come into gas-liquid contact with water while rising, and generate gas hydrate 1 on the surface thereof. The raw material gas stored in the production vessel 50 without producing gas hydrate is circulated by a gas circulation pump (not shown), and is again introduced from the lower part of the production vessel 50. It is possible.
[0043]
A throttle portion 50a is formed in the upper part of the production container 50, and a vertical screw conveyor 58 for transferring the gas hydrate 1 upward is provided in the throttle portion 50a, and is transferred by the vertical screw conveyor 58. The gas hydrate 1 is recovered by a horizontal screw conveyor 59 for transferring the gas hydrate 1 in a substantially horizontal direction.
[0044]
That is, the cluster-like gas hydrate 1 that has risen in the vertical direction from the liquid level 2 is collected at the lower part of the vertical screw conveyor 58 by the throttle unit 50a, and is conveyed upward by the vertical screw conveyor 58. Then, it is transferred to the horizontal screw conveyor 59 and collected.
[0045]
As described above, according to the gas hydrate generation device 105 of the present embodiment, it is possible to selectively collect cluster-like gas hydrate with little attached moisture.
[0046]
FIG. 6 is a drawing showing a gas hydrate generator 106 according to a sixth embodiment of the present invention. The gas hydrate generation device 106 of the present embodiment includes a generation container 60, a cyclone 68, and a high-pressure blower 69 as main components, and is configured so that the inside can be adjusted to a predetermined temperature and pressure. The same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0047]
A throttle 60a is formed in the upper part of the production vessel 60. The throttle 60a is connected to a cyclone 68 via a pipe 67, and the cyclone 68 is connected to a high-pressure blower 69. With such a configuration, the cluster-like gas hydrate 1 rising from the liquid level 2 is collected at the upper portion of the production vessel 60 by the throttle unit 60a, sucked by the negative pressure generated by the high-pressure blower 69, and transferred to the cyclone 68. Is done. In the cyclone 68, the gas hydrate 1 and the source gas are separated by centrifugal force, and the gas hydrate is recovered, while the source gas is sent to the production vessel 60 by the gas supply pipe 20 and reused.
[0048]
As described above, according to the gas hydrate generation device 106 of the present embodiment, it is possible to selectively collect cluster-like gas hydrate with little attached moisture.
[0049]
Next, the gas hydrate production apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a drawing provided for describing an embodiment of the gas hydrate production apparatus 200 of the present invention. The gas hydrate production apparatus 200 includes, as main components, a gas hydrate generation apparatus 101 according to the present invention, a re-hydration apparatus 230 for hydrating attached moisture remaining in the recovered gas hydrate, The apparatus includes a cooling device 250 for cooling the hydrate, a depressurizing device 270 for depressurizing the gas hydrate to an atmospheric pressure, and further includes a storage tank 290 for storing the produced gas hydrate. Here, an example in which the gas hydrate generation device 101 according to the present invention described above with reference to FIG. 1 is used as the gas hydrate generation device will be described. However, the gas hydrate generation device is not limited to this. Of course, it goes without saying that those according to other embodiments (for example, FIGS. 2 to 6) can be adopted.
[0050]
The gas hydrate generating device 101 is the same as that shown and described in FIG. 1, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. The cluster-like gas hydrate 1 generated by the gas hydrate generating device 101 and collected by the collecting means is transferred to the rehydrate forming device 230.
[0051]
The rehydrating device 230 includes a paddle blade (not shown), a ribbon blade (not shown), and the like, and includes a stirring device 233 that mixes the gas hydrate 1 and a jacket that cools the rehydrate portion 231. 234, which are adjusted to predetermined temperature and pressure conditions capable of generating gas hydrate. Further, it is connected to the gas hydrate generator 101 via a blower 236, and is configured such that the inside of the rehydrater 230 becomes a source gas atmosphere similarly to the gas hydrate generator 101.
[0052]
The means for introducing the raw material gas is not particularly limited, but in order to increase the chance of contact with the adhered moisture remaining in the recovered gas hydrate 1, an ejection method in which the gas is ejected from the bottom of the rehydration unit 231 is used. Is preferred. In addition, a perforated plate through which gas hydrate flows on the upper side is provided in the rehydration unit 231, and the raw material gas can be uniformly dispersed in the gas hydrate 1 through the pores of this perforated plate. The transfer of the gas hydrate 1 in the rehydrater 230 can be carried out, for example, by a method in which a stirrer 233 is used in combination with a conveyor mechanism, or by a fluidized bed method.
[0053]
The gas hydrate in the form of a cluster in the rehydrater 230 is disintegrated by the stirrer 233, and the attached moisture held inside the cluster is exposed to the surface. As a result, the chance of contact between the attached moisture and the source gas increases, and the attached moisture is hydrated. That is, since the attached water is hydrated by the rehydrater 230, the gas hydrate having a smaller amount of attached water and a high concentration can be obtained. Therefore, even if the temperature is lowered below the freezing point, the adhered moisture is not frozen and the whole is not formed into a large lump, and a state excellent in handling properties can be obtained. Then, the gas hydrate 1 is transported to the cooling device 250.
[0054]
The cooling device 250 includes a stirring device 253 for mixing the gas hydrate 1 and a jacket 254 as cooling means for cooling the gas hydrate 1 to a predetermined temperature. As the predetermined temperature for cooling the gas hydrate, for example, -5 to -30C, preferably about -15 to -20C can be adopted. As the cooling means, an internal coil system in which a cooling coil (not shown) is provided inside the container so as to be in direct contact with the gas hydrate 1 may be employed. It is also possible to employ a method in which a liquefied gas having a boiling point equal to or lower than the freezing point is directly sprayed on the hydrate 1.
[0055]
In the cooling device 250, the gas hydrate 1 is cooled to a predetermined temperature, and can be maintained in a stable state (that is, a state in which there is little possibility of decomposition) even under atmospheric pressure.
[0056]
The cooled gas hydrate 1 is depressurized in the depressurization device 270 and is taken out from a high pressure to an atmospheric pressure. The depressurizing device 270 has a configuration in which the lock hopper 271 is connected to the cooling device 250 via a valve 272 and the storage tank 290 via a valve 273. In this embodiment, the lock hopper 271 and the valve 272 and 273 as one set, and two sets of these are arranged. Since these are the same, only one will be described.
[0057]
First, the valve 272 is opened with the valve 273 closed, and a predetermined amount of the gas hydrate 1 is transferred to the lock hopper 271. In this state, the valve 272 is closed, and then the valve 273 is opened. Thereby, the gas hydrate 1 in the lock hopper 271 is transferred from the lock hopper 271 to the storage tank 290 under atmospheric pressure by gravity. That is, the gas hydrate 1 can be taken out under the atmospheric pressure from the high pressure state of the cooling device 250. If a problem occurs due to a large change in pressure, a separate pressure adjusting means (not shown) is provided in the lock hopper 271 to reduce the pressure difference. Can also be taken out.
The temperature and the like of the storage tank 290 are adjusted so that the decomposition of the gas hydrate can be suppressed and held.
[0058]
As an example of a manufacturing method using the gas hydrate manufacturing apparatus 200, a predetermined amount of water is stored in an inner cylinder 11 inside an outer cylinder 12 adjusted to a predetermined pressure by a raw material gas, and the raw material gas is introduced as bubbles. Let it. The bubbles of the source gas come into contact with the water while rising in the water by buoyancy to generate gas hydrate on the surface thereof. The generated gas hydrate rises in water with the raw material gas contained therein and floats on the liquid surface.
[0059]
The gas hydrate floating on the liquid surface is further pushed upward by a new gas hydrate from below the liquid surface, collected by the collecting means, and discharged from the gas hydrate generating device 101. Specific temperature, pressure, water amount, gas introduction amount, and the like can be appropriately set according to the target gas hydrate.
[0060]
The gas hydrate is disintegrated in the rehydrater 230, and the attached moisture comes into contact with the raw material gas to be hydrated. This results in a gas hydrate with reduced attached moisture, that is, a high concentration of gas hydrate. Then, after cooling to below freezing to such an extent that it can stably exist even under atmospheric pressure, it is taken out under atmospheric pressure.
By such a method, it is possible to produce a high-concentration gas hydrate having a high hydrate conversion rate and excellent handling properties during transportation and storage.
[0061]
[Action]
Here, the gas hydrate in the production process will be described.
The raw material gas introduced into the water as air bubbles generally floats in the water by buoyancy, generates a gas hydrate layer on the contact surface with water (that is, the surface of the air bubble) as shown in FIG. It floats on the liquid surface (the interface between the aqueous phase and the gaseous phase) while being contained.
[0062]
The gas hydrate floating on the liquid surface is foamy, and is compacted with other foamy gas hydrates nearby to form a cluster-like gas hydrate as shown in FIG. Rises further above the liquid level due to the generation of new gas hydrate. In this cluster-like gas hydrate, gas hydrate particles having a relatively thick gas hydrate layer mainly containing a raw material gas are filled in a form close to close packing.
[0063]
At the time of forming a cluster-like gas hydrate, moisture adheres to gaps between bubbles formed by the gas hydrate. The amount of the attached moisture is much smaller than the slurry gas hydrate generated by the conventional method, and is approximately the same as the state after mechanically dewatering the slurry gas hydrate. . This is because in the generation of gas hydrate by so-called bubbling method in which the raw material gas is introduced into water as bubbles as in the present invention, gas hydrate is formed on the peripheral surface around the bubbles of the raw material gas in water. At the same time, it is compacted with other foamy gas hydrates, and the gas hydrate particles are filled in a form close to the closest packing to form a cluster-like gas hydrate, so there is little room (gap) for adhering moisture to enter. It is considered that it is.
[0064]
Therefore, by collecting the cluster-like gas hydrate having a small amount of attached moisture, the attached moisture is further reduced without performing conventional mechanical dehydration, that is, as a high-concentration gas hydrate having an improved content. Can be generated.
[0065]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when introduce | transducing a raw material gas into water as gas bubbles and producing | generating gas hydrate, the cluster-like gas hydrate with little attached moisture can be collect | recovered selectively. Since the recovered gas hydrate has a small amount of adhering water, it does not require mechanical dehydration in a gas hydrate in a slurry state as in the related art.
[0066]
Further, the gas hydrate after re-hydration of the adhering moisture has a further lower adhering moisture and is a gas hydrate having a high concentration. Then, even if the rehydrated gas hydrate is cooled, there is no possibility that the attached moisture is frozen and the handling property is deteriorated. Therefore, the hydrate can be taken out smoothly and efficiently under the atmospheric pressure, and the hydrate with a high hydrate conversion rate can be taken out. Concentration of gas hydrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a gas hydrate generating device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a gas hydrate generating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a gas hydrate generator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a gas hydrate generator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a gas hydrate generator according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a gas hydrate generator according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a drawing for explaining an embodiment of a gas hydrate production apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a drawing for explaining a gas hydrate generation process, and shows a state in which a raw material gas is introduced into water as bubbles.
FIG. 9 is a drawing for explaining a gas hydrate generation process, showing a cluster-like gas hydrate.
[Explanation of symbols]
1 Gas hydrate
2 liquid level
11 Inner cylinder container
12 outer cylinder container
13 Guide member
15 Stirrer
16 jacket
17 Heat exchanger
18 Water supply piping
19 Water supply pump
20 Gas supply piping
21 Sparja
22 Gas circulation pump
25 Discharge piping
30 Guide member
35 Rotor member
40 payout wings
50 Production container
58,59 Screw conveyor
60 Production container
68 cyclone
69 High pressure blower
101, 102, 103, 104, 105, 106 Gas hydrate generation device 200 Gas hydrate production device
230 Rehydration equipment
231 Rehydration unit
233 stirrer
234 jacket
236 blower
250 cooling system
253 stirrer
254 jacket
270 Depressurizer
271 Lock Hopper
272,273 valve
290 storage tank

Claims (5)

水供給手段と原料ガス供給手段を備え、所定の温度および圧力条件の下、水に原料ガスを気泡として導入し、ガスハイドレートを生成するガスハイドレート生成装置において、
液面より上部に浮き上がったクラスター状のガスハイドレートを回収する回収手段を備えていることを特徴とする、ガスハイドレート生成装置。In a gas hydrate generation device that includes a water supply unit and a source gas supply unit, and introduces a source gas into water as bubbles under predetermined temperature and pressure conditions, and generates a gas hydrate.
A gas hydrate generating device comprising a collecting means for collecting a cluster-like gas hydrate floating above a liquid level. 請求項１において、当該ガスハイドレート生成装置は、ガスハイドレートを生成し、かつ、上部に前記回収手段が配設された内筒容器と、該内筒容器の外側に設けられた外筒容器を有し、
前記内筒容器と前記外筒容器との間の空間部に、回収したガスハイドレートの搬送路が形成されていることを特徴とする、ガスハイドレート生成装置。2. The gas hydrate generating device according to claim 1, wherein the gas hydrate generating device generates the gas hydrate, and the inner cylindrical container provided with the collecting means on an upper part thereof, and the outer cylindrical container provided outside the inner cylindrical container. Has,
A gas hydrate generating apparatus, wherein a transport path for the recovered gas hydrate is formed in a space between the inner cylindrical container and the outer cylindrical container. 請求項２において、前記回収手段は、当該回収手段に向けて浮き上がってくるガスハイドレートを前記搬送路に向けて誘導する構成であることを特徴とする、ガスハイドレート生成装置。3. The gas hydrate generating apparatus according to claim 2, wherein the recovery unit is configured to guide the gas hydrate floating toward the recovery unit toward the transport path. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスハイドレート生成装置と、
回収したガスハイドレートに残存する付着水分をさらにハイドレート化する再ハイドレート化装置と、
ガスハイドレートを冷却する冷却装置と、
ガスハイドレートを脱圧して、大気圧下とする脱圧装置と、
を備えていることを特徴とする、ガスハイドレート製造装置。A gas hydrate generator according to any one of claims 1 to 3,
A rehydration device for further hydrating attached moisture remaining in the recovered gas hydrate,
A cooling device for cooling the gas hydrate,
A depressurizing device that depressurizes the gas hydrate and sets it under atmospheric pressure;
A gas hydrate production apparatus, comprising: 所定の温度および圧力条件の下、水に原料ガスを気泡として導入してガスハイドレートを生成しつつ、液面より上部に浮き上がったクラスター状のガスハイドレートを回収する第１工程と、
回収したガスハイドレートに残存する付着水分をさらにハイドレート化する第２工程と、
ガスハイドレートを冷却する第３工程と、
ガスハイドレートを脱圧して、大気圧下とする第４工程と、
を有していることを特徴とする、ガスハイドレート製造方法。A first step of recovering a cluster-like gas hydrate floating above the liquid surface while generating gas hydrate by introducing a raw material gas into water as bubbles under predetermined temperature and pressure conditions;
A second step of further hydrating attached moisture remaining in the recovered gas hydrate,
A third step of cooling the gas hydrate;
A fourth step of depressurizing the gas hydrate to reduce the pressure to atmospheric pressure;
A gas hydrate production method, characterized by having:
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